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表面处理对胶接强度的影响

更新日期:2007-07-17  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

胶接材料的表面处理是整个胶接过程中最重要的工序之一,也是胶接成功与失败的关键之一。由于胶接主要借助于胶粘剂对胶接材料表面的粘附作用,因此胶接材料的表面处理就可能成为决定胶接接头的强度和耐久性的主要因素。但由于胶接材料在一系列加工、运输、贮存过程中,表面会存在不同程度的氧化物、锈迹、油污、吸附物及其它杂质等,这就直接影响胶接强度。

胶接材料及其表面是多种多样的。有金属材料也有非金属材料;有干净的也有被污染的表面;有光滑的也有粗糙的或多孔性的疏松表面;按照热力学的观点,有高能表面与低能表面之分;从化学结构上考虑,又有活性表面与惰性表面之分。

为了获得胶接强度高、耐久性好的胶接接头,要求制备的表面层与基体材料及胶粘剂必须结合牢固,并且这种结合不受或少受环境条件的影响。

表面处理的作用主要有以下三个方面:

(1)除去妨碍胶接的表面污物及疏松层;

(2)提高表面能;

(3)增加表面积。

表面处理的好坏将直接影响胶接材料的胶接强度。其主要影响因素是清洁度、粗糙度和表面化学结构这三个方面,下面分别加以介绍。

一、清洁度

要获得良好的胶接强度,必要的条件是胶粘剂完全浸润胶接材料的表面。通常,纯的金属表面都具有高的表面自由能。而有机胶粘剂大都是具有低表面自由能的高分子化合物。根据热力学原理,它们之间能够很好地浸润。但实际上得到的金属都不是纯的金属表面,在它们的表面上经常有一层锈垢或氧化物,以及在金属的制造、切削、成型加工、热处理等过程中吸附的有机或无机污染物。这些污染物所组成的污染层内聚强度很低,它们的存在一般都要降低胶接强度。 字串2

要得到良好的胶接强度,胶接材料表面的接触角应当很小甚至为零。例如对铝而言,当表面上的污物除去后,接触角大大降低以至到零,可以认为,此时铝表面上所覆盖的憎水性污染物已被具有较高表面自由能的吸附层取代了。因此,接触角最小,胶接强度也最高。由此可知,用测定接触角的方法来表示清洁度与胶接强度的关系,作为选择表面处理的最佳条件是有重要参考价值的。

二、粗糙度

很久以来人们都知道用机械打磨的方法能增加金属的胶接强度。无论用砂皮打磨或用喷砂法处 理胶接材料,适当地将表面糙化,均能提高胶接强度。但是,粗糙度又不能超过一定的界限。表面太粗糙又反而会降低胶接强度。因为过于粗糙的表面不能被胶粘剂很好地浸润,凹处所残留的空气等对胶接是不利的。
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